Fun

1
Função protéica

• Profa Adriana Silva

2

• Aula baseadano livro do Lehninger(Nelson e Cox)
• Capítulo 5
• The cell
• Cap 11

3
Hormônios protéicos

• Hormônios que são proteínas
• Prolactina
• Hormônio de crescimento (GH, HGH)
• Hormônio adenocorticotrófico (ACTH)
• Vasopressina
• Oxitocina
• Insulina
• Somatostatina, etc.
• Todos esses hormônios viajam no sangue e precisam
  ser reconhecidos e incorporados em células
  específicas que são identificadas e reconhecidas
  através de receptores protéicos ligados às
  membranas celular

4
Cascatas de regulação

• Proteínas viajam no sangue até encontrar receptor
  de membrana
• Interações proteína-proteína e proteína-ligante
  regulam o metabolismo celular
• Acionadas por proteínas de membrana
• Reconhecem modificações no meio externo e
  modificam o ambiente intracelular em resposta

5
A estrutura dinâmica das proteínas

• Ligação reversível a outras moléculas ligantes
• Permite resposta rápida a modificações ambientais
  e condições metabólicas
• Sítio de ligação interage com o ligante
• Complementar em tamanho, forma, carga e afinidade
  à água
• A estrutura definida da proteína é como uma foto,
  na realidade a proteína opera de forma dinâmica

6
O Ligante e o encaixe induzido

• O sítio de ligação discrimina entre diferentes
  moléculas, ou seja, a interação é específica
• Uma proteína pode ter sítio de ligação para
  diversas moléculas
• Proteínas são flexíveis, vibram, respiram
• Mudanças conformacionais (alostéricas) são
  essenciais para a função protéica
• Encaixe induzido adaptação estrutural da
  proteína que se liga firmemente a ele

7
Teoria do caos e estrutura de proteínas

• Novas teorias dizem que o modelo
  chave-e-fechadura está refutado
• A proteína fica em um estado de movimentação
  dinâmica razoavelmente caótico
• É o substrato induz a mudança conformacional na
  proteína
• Complementaridade interativa é como se a chave
  moldasse a fechadura ao encontrar com ela ou
  vice-versa

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Modificações conformacionais

• Em uma proteína contendo várias subunidades, uma
  mudança conformacional em uma delas normalmente
  afeta a conformação das demais
• As ligações com os ligantes podem ser reguladas
  por meio de interações específicas
  (fosforilação, glicosilação, etc.) ou por
  ligação a outros ligantes
• Nas enzimas, os ligantes são chamados substratos
  e o sítio de ligação é chamado sítio catalítico
  ou sítio ativo
• Palavras-chave ligação, especificidade e
  mudança conformacional

9
Proteínas de ligação ao O2

• A mioglobina e a hemoglobina são provavelmente as
  proteínas mais estudadas do mundo
• Primeiras a terem estrutura 3D conhecida
• Reação reversível de ligação ao O2
• Por que uma proteína?
• O2 é pouco solúvel em solução aquosa (sangue)

10
Como ligar e transportar O2

• O problema nenhuma cadeia lateral de aminoácido
  é adaptada a ligar uma molécula de oxigênio
• Sabe-se que metais de transição (Ferro e cobre)
  ligam-se bem ao O2, mas...
• Ferro livre gera espécies reativas de oxigênio
• Grupo prostético composto associado
  permanentemente a uma proteína e que contribui
  para sua função
• O grupo heme anel de protoporfirina, seis
  ligações

11
A mioglobina
gtgi44955888refNP_976312.1 myoglobin Homo
sapiens MGLSDGEWQLVLNVWGKVEADIPGHGQEVLIRLFKGHPETL
EKFDKFKHLKSEDEMKASEDLKKHGATVLTALGGILKKKGHHEAEIKPLA
QSHATKHKIPVKYLEFISECIIQVLQSKHPGDFGADAQGAMNKALELFR
KDMASNYKELGFQG

• 154 aa 16700 Kda
• Encontrada no tecidomuscular de mamíferos
• Em focas e baleias guardaO2 para mergulhos
  longos
• Globina (prot. globular)
• 8 a-hélices 78 dos resíduos
• Ligações proteína-ligantes são descritas por
  expressões de equilíbrio

P L PL
12
Hemoglobina

• Proteína tetramérica quase esférica com 4 grupos
  heme
• 2 cadeias alfa
• 2 cadeias beta
• lt50 de similaridade na cadeia primária!!
• Estrutura 3D muito similar

13
Eritrócitos

• Eritrócitos são células altamente especializadas
  em transportar O2
• Perderam núcleo, mito, retículo
• Vivem 120 dias
• 34 de seu peso total é de hemoglobina
• Hemoglobina está 96 saturada no sangue arterial
  e 64 no sangue venoso
• o CO tem mais afinidade à hemoglobina do que o O2

14
Proteínas alostéricas

• Hemoglobina possui 2 tipos de estados
  conformacionais T(enso) e R(elaxado)
• A ligação do O2 à subunidade da hmb no estado T
  desencadeia mudança para o estado R
• Em proteínas alostéricas, como a Hmb, a interação
  com um ligante altera as propriedades de ligação
  a outros sítios da mesma proteína

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A hemoglobina também carrega o CO2

• Liga CO2 de forma inversamente proporcional
  quando relacionado à ligação com o oxigênio
• CO2 liga-se como grupo carbamato ao grupo amino
  do aminoácido que está no N-terminal
• Os carbamatos formam pontes salinas adicionais
  que auxiliam na estabilização do estado T e
  provem liberação do O2

16
A ligação do O2 à hmg é regulada por BPG

• 2,3 bisfosfoglicerato
• Presente em alta concentração nos eritrócitos
• Uma molécula ligada para cada hemoglobina
  estabiliza o estado T
• Dificulta a ligação do O2 à hmg
• Quantidade de O2 liberada nos tecidos é 40 da
  quantidade máxima transportada no sangue
  regulado com altitude
• Excesso de BPG gt hipoxiaFuncionamento
  inadequado do pulmão
• Feto tem hemoblogina que é mais afim de O2 do que
  a da mãe

17
Anemia falciforme

• A mutação homozigota (aa) de um único nucleotídeo
  que codifica para a cadeia B da hemoglobina faz
  com que a forma da hemácea seja modificada
• Não há cura, transporte ineficiente de O2
• Por outro lado, o heterozigoto (Aa) possui maior
  resistência à malária já que o Plasmodium não
  consegue infectar tão bem as hemáceas falciformes
• Qual o tipo de tratamento que se dá à doenças
  genéticas?

18
Interações protéicas moduladas por energia
química (ATP)

• Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

19
Citoesqueleto

• Rede de filamentos protéicos que se prolongam no
  citoplasma
• Rede estrutural da célula
• Define formato e organização geral do citoplasma
• Responsável pelos movimentos celulares
• Transporte interno de organelas
• Transporte de cromossomos na mitose
• Estrutura dinâmica
• Organizado e desorganizado (divisão celular)

20
Composição do citoesqueleto

• Formados por três tipos principais de filamentos
  arranjados em conjunto e associados a organelas e
  à membrana por proteínas acessórias
• Filamentos de Actina
• Filamentos intermediários
• Microtúbulos
• Funções
• Motilidade celular, transporte de organelas,
  divisão celular e outros tipos de transporte
  celular

21
Filamentos do citoesqueleto

• Cada tipo de filamento do citoesqueleto é um
  polímero construído a partir de subunidades
  menores (monômeros)
• Podem difundir-se rapidamente pelo citoplasma
• Proteínas acessórias associam-se ao citoesqueleto
• Os polímeros do citoesqueleto são mantidos por
  ligações fracas (não covalentes)

22
Actina

• Proteína globular, principal proteína do
  citoesqueleto
• 20 das proteínas totais de uma célula
• Leveduras um gene Mamíferos 6 genes
• Uma das proteínas mais conservadas sendo 90
  idêntica desde os fungos até os mamíferos
• Usada frequentemente como controle negativo
• Quando polimerizada forma filamentos do
  citoesqueleto
• Participa da contração muscular, mobilidade
  celular, divisão celular, citocinese,
  movimentação de vesículas e organelas,
  sinalização celular, estabilização e manutenção
  das junções celulares, formato celular
• Interage com as membranas celulares

23
Filamentos de Actina

• Microfilamentos formam feixes ou redes
  tridimensionais com propriedades de géis
  semi-sólidos
• O arranjo e a organização dos filamentos, as
  ligações entre feixes e redes e estruturas
  celulares são regulados pela ligação com uma
  variedade de proteínas de associação com a actina
• Os filamentos são particularmente abundantes
  junto à membrana plasmática
• Suporte mecânico e forma celular
• Movimento da superfície celular

24
Microfilamentos de actina

• Cada monômero de actina faz uma rotação no
  filamento, que apresenta estrutura de hélice de
  dupla cadeia
• Possui uma polaridade que será importante para a
  definição do movimento da miosina
• Polimeriza espontaneamente em condições
  fisiológicas
• Polimerização reversível (dinâmica)
• Extremidade positiva cresce de 5 a 10 vezes mais
  rápido do que a negativa

25
Organização dos filamentos

• Feixes de actina
• Filamentos ligados em agrupamentos paralelos
• Proteínas empacotadoras de actina
• Redes de actina
• Arranjo ortogonal

26
Feixes paralelos

• Responsáveis pelas microvilosidades das membranas

27
Redes de actina

• Filamentos de actina ligados por proteínas
  filaminas
• Ligações ortogonais
• Malha tridimensional frouxa
• Sustentação da superfície da célula

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Adesão celular

• Responsáveis pelo contato com células adjacentes
• Fibras de estresse
• Fibras de actina que promovem adesão celular
• Fibras de alfa-actinina ligam cateninas e
  caderinas
• Contato célula-célula
• Junções de adesão

29
Projeções de membrana

• Microvilosidades intestinais
• Estruturas de resposta a estímulo
• Formadas por formação e retração de feixes de
  actina
• Pseudópodos
• Microespículas

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Resumo filamentos de actina

• A Microvilosidades
• B feixes contráteis citoplasmáticos
• C Protrusões em forma de lâmina e em forma de
  dedo
• D Anel contrátil durante a divisão celular

31
Actina, miosina e o movimento celular

• Filamentos de actina estão associados a proteínas
  miosinas, responsável por movimentos celulares
• A miosina é motor molecular
• Converte ATP em energia mecânica
• Gera força e movimento
• Responsável pela contração muscular, divisão
  celular, movimentações celulares

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Miosinas

• Reconhecidas originalmente como ATPases presentes
  em músculos lisos e estriados
• Conservadas na cabeça (liga actina e hidrolisa
  ATP), mas variáveis na cauda (interação com
  moléculas)
• Genoma humano possui aproximadamente 40 genes
  diferentes para miosinas
• Forma define a velocidade com a qual se deslocam
  nos feixes de actina

33
Contração muscular

• Especialização das células musculares
• Músculo como modelo para o estudo do movimento em
  nível celular e molecular
• Músculos
• Estriado esquelético movimentos voluntários
• Estriado cardíaco bombeia sangue do coração
• Liso movimentos involuntários do estômago,
  intestino, útero e vasos sanguíneos

34
Músculo esquelético

• São feixes de fibras musculares
• Citoplasma composto de miofibrilas
• Filamento espessos de miosina
• Filamentos finos de actina
• Sarcômeros
• Cadeia de unidades contráteis

35
Sarcômeros
Linha M

• Proteínas titinas
• Ligam miosina da linha Maté o disco Z
• Modelo do filamento deslizante (1954)
• Contração do sarcômero
• Aproximação dos discos Z
• Banda A não sofre alteração
• Bandas I e H desaparecem
• Deslizamento dos filamentos de actina

36
O modelo do filamento deslizante

• As cabeças globulares da miosina ligam-se à
  actina
• Ligação entre filamentos finos e espessos
• A miosina movimenta seus domínios globulares
  sobre os filamentos de actina em direção ao
  terminal positivo

37
Modelo da ponte pênsil

• Além de ligar-se à actina, as regiões globulares
  da miosina ligam-se e hidrolisam o ATP, que
  fornece a energia para a realização do
  deslizamento
• Deslizamento dos feixes de miosina sob os feixes
  de actina

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Miosinas não-convencionais

• Não formam filamentos
• Envolvidas em outros tipos de movimentos
  celulares
• Transporte de vesículas e organelas
• Fagocitose, emissão de pseudópodos
• Caudas se ligam a organelas
• Movimentação sob o esqueleto de actina

39
Microtúbulos

• Cilindros ocos de 25nm de diâmetro
• Estruturas dinâmicas em constante processo de
  organização e desorganização
• Definem a forma da célula
• Promovem locomoção, transporte intracelular de
  organelas e separação dos cromossomos durante a
  mitose

40
Tubulina

• Proteína globular
• Arranjos das formas alfa e beta formam
  osmicrotúbulos

41
Estrutura dos microtúbulos

• Formado por dímeros de tubulinasalfa e beta
• Formados por 13 filamentoslineares organizados
  em volta docentro do túbulo
• Assim como os filamentos de actina são estruturas
  polares
• Extremidade positiva crescimento rápido
• Extremidade negativa crescimento lento
• A polaridade interfere na direção do movimento ao
  longo do microtúbulo

42
Instabilidade dinâmica

• Tubulina ligada a GTP é incorporada ao
  microtúbulo
• A adição de tubulina-GTP ocorre mais rápido do
  que a hidrólise do GTP -gt formação de cap GTP
• Na falta de moléculas de GTP ligadas a tubulina,
  a hidrólise ocorre de forma mais rápida e o
  complexo é despoli-merizado
• Remodelamento dos microtúbulos é impor-tante na
  mitose

43
Microtúbulos, drogas e câncer

• Drogas que se ligam à tubulina, como a colchicina
  e a colcemida inibem a polimerização de
  microtúbulos
• Inibem assim a divisão celular (mitose)
• Outras drogas que se ligam aos microtúbulos são
  também utilizadas no tratamento de câncer, como
  vincristina e vimblastina

44
Centríolo, centrossomo e organização dos
microtúbulos

• Microtúbulos se estendem a partir de um centro
  organizador de microtúbulos
• O centrossomo se localiza junto ao núcleo
• Durante a mitose os centrossomos formam os fusos
  mitóticos, responsáveis pela separação dos
  cromossomos nas células filhas

45
Centrossomos

• Formados por um par de centríolos organizados
  perpendicularmente, circundados pelo material
  peri-centriolar
• Centríolo estrutura cilíndrica formada por 9
  tripletes de microtúbulos
• Funções de organizaçãodos microtúbulos
  pelocentrossomo

46
Organização dos microtúbulos na mitose

• Organização do fuso mitótico responsável pela
  separação dos cromossomos homólogos
• Centríolo e componentes do centrossomo são
  inicialmente duplicados
• Os dois centrossomos são então localizados em
  cada um dos lados do núcleo
• Na mitose ocorre despolimerização e retração
  geral dos microtúbulos

47
Microtúbulos motores e movimentos

• Responsáveis por movimentos celulares, transporte
  intracelular, posicionamento de vesículas e
  organelas, separação dos cromossomos, batimento
  de cílios e flagelos
• Assim como no caso da actina a movimentação é
  realizada por proteínas motoras que usam a
  energia do ATP
• Cinesinas e dineínas fazem aqui o papel da miosina

48
Cinesinas e dineínas

• Movem-se em direções opostas ao longo dos
  microtúbulos
• Cinesina move-se para a extremidade positiva
• Dineína extremidade negativa
• Cerca de 100 diferentes cinesinas em humanos

49
Transporte de organelas

• Neurônios com metros de comprimento precisam ter
  moléculas transportadas para o axônio
• Vesículas secretoras vindas do Golgi são
  transportadas ao longo dos microtúbulos aos
  axônios

50
Separação dos cromossomos mitóticos

• Ocorre durante a anáfase
• Anáfase A
• Movimento dos cromossomos em direção ao polo do
  fuso

• Anáfase B
• Separação dos polos do fuso

51
Cílios e Flagelos

• Projeções de membrana formadas por microtúbulos e
  responsáveis pelo movimento de células
  eucarióticas
• Flagelos de bactérias são protéicos (não
  tubulina)
• Estrutura emaxonema (92)

52
Sistema imunológico

• Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

53
Proteínas e imunologia

• A maioria das interações proteína-ligante não
  envolve grupo prostético
• Discriminação efetiva do ligante é na forma de
  sítio de ligação proteína-proteína
• Resposta imunológica
• A distinção molecular entre próprio e
  não-próprio
• Teoria de rede
• O sistema homeostático bioquímica é altamente
  sensível e desenvolvido através das reações entre
  ligantes e proteínas

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Sistemas imunológicos

• Imunidade celular
• Células hospedeiras infectadas por vírus,
  parasitas e tecidos estranhos
• Linfócitos T
• Parasitas possuem receptores de células Tc
• Células T auxiliares produzem proteínas
  sinalizadoras (citocinas)
• Imunidade humoral
• Infecções bacterianas e virais, proteínas
  estranhas
• Anticorpos ou imunoglobulinas (Ig)
• 20 das proteínas do sangue são Igs produzidas
  pelos linfócitos B

55
Proteínas imunológicas

• Proteínas de reconhecimento altamente específicas
  (humanos teem 108 anticorpos com especificidades
  diferentes)
• Receptor de célula T
• Anticorpo produzido por célula B
• Antígeno molécula que induz resposta
  imunológica
• Epitopo determinante antigênico, região da
  molécula reconhecida
• Imunoglobulinas (igs) formadas por 4 cadeias
  polipeptídicas, sendo 2 pesadas e 2 leves

56
Imunoglobulinas

• Ligação específica entre antígeno e anticorpo
• Imunoglobulinas podem ser encontradas em
  monômeros, dímeros, trímeros, multímeros
• Marcação do patógeno para engolfamento por
  macrófagos

57
Ligação antígeno-anticorpo

• Firme e específica
• É a base para procedimen-tos analíticos
  importantes
• Anticorpo
• policlonal reconhecido por várias células B
  diferentes
• Monoclonal reconhecidos pela mesma população de
  células B
• Anticorpo pode ser ligado a uma resina
  cromatográfica para separação de uma proteína
  específica
• Exames sorológicos detecta presença e quantidade
  do antígeno
• Immunoblot

58
Conclusões

• As proteínas teem inúmeras funções celulares
• A estrutura da proteína é altamente relevante
  para que ela tenha uma função celular
• O contato proteína-proteína regula muitas funções
  intra e intercelulares (receptores de membrana)
• As proteínas mudam de conformação quando
  encaixadas a um ligante
• A ligação reversível da proteína ao ligante é
  importante na regulação do metabolismo
• Sítios de ligação podem ligar diferentes
  moléculas, algumas com mais afinidade do que o
  ligante desejado
• Proteínas interagem para a formação do
  citoesqueleto e contração muscular, gastando
  energia química
• Polimeração e despolimerização de complexos
  poliméricos acontecem em todo o instante nas
  células
• Proteínas podem ligar moléculas indiretamente --
  através de grupos prostéticos
• Há um controle dos ligantes mais comuns dentro de
  um organismo e a presença de novas moléculas
  desconhecidas aciona o sistema imune

59

• Aula baseadano livro do Lehninger(Nelson e Cox)
• Capítulo 5
• The cell
• Cap 11